Question

利用周期表中同族元素的相似性，可预测元素的性质。

（1）P元素的基态原子有________个未成对电子，白磷的分子式为P₄，其结构如下图所示。

科学家目前合成了N₄分子，N原子的杂化轨道类型是_________，N -N键的键角为_________；N₄分解后能产生N₂并释放出大量能量，推测其用途为_________。

（2） N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为___________。

（3）立方氮化硼晶体的结构如下图所示：

该晶体中，B原子填充在N原子的________空隙，且占据此类空隙的比例为________ (填百分数)。

（4）N与As是同族元素，B与Ga是同族元素，立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似，两种晶体中熔点较高的是________；立方砷化镓晶体的晶胞边长为a pm，则其密度为_________g·cm^-3 (用含a的式子表示，设N_A为阿伏加德罗常数的值)。

Answer

（1）3；sp3；60°（每空1分）；

制造火箭推进剂或炸药；（2分）（2）N>P>As；（2分）

（3）四面体；50％；（每空2分）

（4）氮化硼；5.8×1032/NA·a3；（每空2分）

【解析】

试题分析：（1）P元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3，有3个未成对电子；根据白磷的结构可知，N4分子为正四面体结构，键角为60°，N原子形成3个共价键，有3个成键电子对和1个孤电子对，则价层电子对数为4，杂化方式为sp3；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，可用于制造火箭推进剂或炸药；

（2）N、P、As属于同一主族，且原子序数依次增大，原子序数越大，其最外层电子越容易失去，其电离电离能越小，所以这三种元素的第一电离能大小顺序是N＞P＞As；

（3）根据立方氮化硼晶体的结构，可知，该晶体中，B原子填充在N原子的四面体空隙，N原子填充在B原子的四面体空隙，占据此类空隙的比例为50%；

（4）立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体都属于原子晶体，原子晶体的熔点与共价键的强度有关，原子半径越小，共价键越牢固，熔点越高，原子半径N＜As，B＜Ga，则两种晶体中熔点较高的是氮化硼，砷化镓晶胞中As原子数目=8×+6×=4、Ga原子数目=4，1个晶胞的质量=4×，1个晶胞的体积为（a×10-10）3cm3，根据晶胞密度ρ==4×÷（a×10-10）3cm3=5.8×1032/NA·a3g/cm3。

考点：考查了晶胞结构与计算、熔沸点比较、杂化轨道等的相关知识。